[發(fā)明專利]一種雜化殼微膠囊-聚氨酯相變復(fù)合材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110571239.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113278277A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜彥;薛亞波;林興;陳斌;許紅濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇晨光涂料有限公司
• 主分類號(hào): C08L75/04
• 分類號(hào): C08L75/04;C08L33/14;C08K9/10;C08K3/36;C08K5/01;B01J13/04;B01J13/14
• 代理公司: 常州市權(quán)航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 李鑫偉

本發(fā)明屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雜化殼微膠囊?聚氨酯相變復(fù)合材料，由如下方法制備而成:（1）將一定芯壁比的十八烷、正硅酸乙酯與偶氮二異丁腈在20?40℃下互溶制備油相，將去離子水、無水乙醇、十六烷基三甲基溴化胺和甲基丙烯酸羥乙酯混勻制備水相，將油相倒入水相，待澄清透明后，均質(zhì)化得到細(xì)乳液；（2）將細(xì)乳液倒入三口燒瓶，并滴加氨水稀溶液，30?40℃油浴加熱反應(yīng)2?4 h，再鼓通氮?dú)?0?40 min，升溫至60?80℃反應(yīng)2?4h，待乳液冷卻至室溫，抽濾，用去離子水洗滌除去表面活性劑，冷凍干燥得到微膠囊；（3）攪拌下向聚氨酯預(yù)聚體中加入微膠囊，混勻后加入交聯(lián)劑和催化劑，倒入聚四氟乙烯模具，室溫固化得到雜化殼微膠囊?聚氨酯相變復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雜化殼微膠囊-聚氨酯相變復(fù)合材料。

背景技術(shù)

節(jié)能環(huán)保是能源領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。隨著化學(xué)能源燃料的過度使用，其不可再生性和持續(xù)的溫室氣體排放已使研究人員嘗試各種方法來尋找傳統(tǒng)化石能源的替代品。熱能存儲(chǔ)(TES)具有高效的能量存儲(chǔ)方法和回收效率。作為一種新的儲(chǔ)能方法，通過改變相變材料(PCM)的材料形式以吸收或釋放能量來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的目的。PCM主要分為三種轉(zhuǎn)換模式：固氣、固液和液氣。固體-氣體和液體-氣體在能量轉(zhuǎn)換過程中會(huì)釋放出大量氣體，不利于能量的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換。固液過渡是一個(gè)相對(duì)成熟的選擇。但是，容易泄漏的缺點(diǎn)限制了它們的應(yīng)用。將固液PCM封裝到微/納米尺寸的小容器中可以有效地改善泄漏問題，并且還可以通過增加表面積與體積之比來提高傳熱。研究人員使用不同的外殼材料來封裝固液PCM，有機(jī)殼如三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚脲樹脂(Polyurea)和聚苯乙烯(PS)。無機(jī)殼如碳酸鈣(CaCO₃)和二氧化硅(SiO₂)。而混合殼具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，朱等人以正十八烷為核，以SiO₂為殼對(duì)PCM進(jìn)行微囊化，并使用苯乙烯和甲基丙烯酸羥乙酯制備聚合物-SiO₂雜化殼(參考文獻(xiàn)Nanoencapsulated phase change materials with polymer-SiO₂ hybridshell materials:Compositions,morphologies,and properties)。聚合物殼具有良好的熱穩(wěn)定性和緊密性，從而提供了額外的保護(hù)，并大大減少了芯材正十八烷的泄漏。

此外，形狀穩(wěn)定的PCM也可以有效的解決固-液PCM的泄露問題，諸如無機(jī)支撐材料硅藻土和有機(jī)支撐材料聚氨酯等。而將微膠囊與支撐材料結(jié)合可以兼具以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，如Guo等人利用原硅酸四乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷在細(xì)乳液中的界面水解縮聚反應(yīng)成功包覆了石蠟，并利用制得的微膠囊填充硅橡膠，獲得形狀穩(wěn)定的Silicone rubber/paraffin@silicon，填充的微膠囊有效增強(qiáng)了硅橡膠的力學(xué)性能，并具有較高的焓變和熱循環(huán)性，在熱能存儲(chǔ)中具有巨大的應(yīng)用(參考文獻(xiàn)Silicone rubber/paraffin@silicondioxide form-stable phase change materials with thermal energy storage andenhanced mechanical property)。

聚氨酯(PU)橡膠是一類具有密度大、硬度高、彈性佳以及生物相容性好的聚合物橡膠，但是聚氨酯的易黃變問題和大分子間的相互作用力較弱而導(dǎo)致了較差的機(jī)械性能限制了其應(yīng)用。通常選擇添加無機(jī)填料和引入有機(jī)物改性，例如SiO₂和CaCO₃，丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂等。SiO₂具有巨大的比表面積，可以在填料和聚合物鏈之間提供強(qiáng)大的范德華力。而丙烯酸樹脂則能有效提高聚氨酯的熱穩(wěn)定性和耐溶劑性，通過引入γ-巰丙基三甲氧基硅(KH-590)對(duì)SiO₂表面進(jìn)行改性以避免其團(tuán)聚并引入丙烯酸樹脂改性是可行的。如果能夠在對(duì)聚氨酯橡膠進(jìn)行改性的同時(shí)賦予其一定的蓄熱能力則可以一舉兩得。

發(fā)明內(nèi)容